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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Integration eines eingangsseitig an eine dezentrale Energiequelle anschließbaren Wechselrichters in ein drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen eingangsseitig an eine dezentrale Energiequelle anschließbaren Wechselrichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des nebengeordneten Patentanspruchs 11.
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Bei der dezentralen Energiequelle, an die der Wechselrichter eingangsseitig anschließbar ist, kann es sich zum Beispiel um einen Photovoltaikgenerator, ein Windrad, eine Batterie, eine Brennstoffzelle oder ein Blockheizkraftwerk handeln. Insbesondere handelt es sich um einen Photovoltaikgenerator. Der Wechselrichter wird dann auch als Photovoltaik(PV)-Wechselrichter bezeichnet.
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STAND DER TECHNIK
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Aus Kostengründen, aber auch aus Gründen der Vermeidung einer nicht autorisierten Manipulation, werden beispielsweise PV-Wechselrichter zum Teil ohne eigenes Display und ohne eigene Eingabevorrichtungen ausgebildet. Aus der
DE 10 2012 101 916 A1 ist ein Verfahren bekannt, wie beispielsweise mit einem Smartphone dennoch die Betriebsparameter eines PV-Wechselrichters angezeigt werden können und mittels des Smartphones über eine drahtlose Verbindung, insbesondere eine Bluetooth-Verbindung, mit der Steuerung des PV-Wechselrichters kommuniziert werden kann. Dazu wird mit einer Kamera des Smartphones ein Bild des PV-Wechselrichters aufgenommen und verarbeitet, um einen Geräteidentifikationscode des PV-Wechselrichters zu extrahieren. Basierend auf dem Geräteidentifikationscode baut das Smartphone die drahtlose Datenverbindung mit dem PV-Wechselrichter auf. Zur Anwendung dieses Verfahrens ist eine Sichtverbindung zwischen dem Smartphone und dem Wechselrichter erforderlich. Auch die Datenverbindung nach dem Bluetooth-Standard ist nur eine solche für den Nahbereich.
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Aus der
DE 10 2013 101 985 A1 ist ein Verfahren zur Befehlsausführung auf einem PV-Wechselrichter bekannt, der über keine eigene Eingabevorrichtung verfügt. Dazu wird mit einem Mobilgerät, beispielsweise einem Smartphone, ein Datenpaket erzeugt, das einen dem PV-Wechselrichter eindeutig zugeordneten Identifikationscode, einen Wunschbefehl zur Ausführung durch den PV-Wechselrichter und einen Zugriffberechtigungscode, der Zugriffsrechten eines Benutzers des Mobilgeräts zugeordnet ist, beinhaltet. Das Datenpaket wird über eine Datenkommunikationsverbindung an eine Zentrale übertragen. Unter der Voraussetzung, dass der Zugriffsberechtigungscode den Benutzer zur Ausführung des Wunschbefehls auf dem PV-Wechselrichter berechtigt, wird ein Ausführungsbefehl zur Ausführung des Wunschbefehls erzeugt und zur Ausführung an den PV-Wechselrichter übermittelt. Diese Übermittlung kann drahtlos im ersten Schritt von der Zentrale zu dem Mobilgerät und im zweiten Schritt von dem Mobilgerät weiter an den PV-Wechselrichter, beispielsweise über ein blinkendes Display des Mobilgeräts, das von einem Photosensor des PV-Wechselrichters erfasst wird, erfolgen. Die Verbindung zwischen dem Mobilgerät und dem PV-Wechselrichter kann auch durch Near Field Communication (NFC) aufgebaut werden. In jedem Fall muss auch hier das Mobilgerät, wie beispielsweise das Smartphone, in die unmittelbare Nähe des PV-Wechselrichters gebracht werden.
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Grundsätzlich wünschenswert wäre die Integration von eingangsseitig an eine dezentrale Energiequelle anschließbaren Wechselrichtern zum Zwecke der Anzeige ihrer Betriebsdaten und des Zugriffs auf ihre Steuerung in ein häufig bereits aus anderen Gründen vorhandenes drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk. So betreiben viele Betreiber von PV-Wechselrichtern auf den Dächern von Wohn- und Bürohäusern in demselben Haus ein drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise ein WLAN-Netzwerk.
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Die Integration einer neuen Komponente in ein insbesondere durch Verschlüsselung geschütztes drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise nach dem Wi-Fi Protected Setup(WPS)-Standard, kann z. B. auf Basis einer PIN-Eingabe erfolgen, bei der eine PIN der zu integrierenden Komponente an einem Netzzugangspunkt eingegeben wird. Dies kann praktisch schwierig sein, wenn die PIN nicht leicht zugänglich ist, weil die Komponente, auf der die PIN vermerkt ist, ihrerseits nicht leicht zugänglich ist, oder weil eine Vielzahl von Komponenten in das drahtlose lokale Kommunikationsnetzwerk integriert werden soll. Unabhängig davon ist eine feste PIN prinzipiell mit einem gewissen Sicherheitsrisiko verbunden, da diese stets auch durch nichtautorisierte Dritte mit einer – wenn auch großen, aber – endlichen Anzahl an Versuchen ermittelbar ist. Deswegen verzichten gerade neuere Geräte oftmals auf die Integrationsmethode gemäß der WPS PIN Eingabe. Weiterhin ist es möglich, die Integration einer Komponente auf Basis einer Push Button Configuration (PBC) herbeizuführen. Dazu weisen der Netzzugangspunkt und die in das Kommunikationsnetzwerk einzubindende Komponente einen physischen oder per Software implementierten Knopf zur Verbindungsherstellung auf. Wird dieser gedrückt, beginnt eine zweiminütige Phase, in welcher die Komponente dem Kommunikationsnetzwerk beitreten kann. Bei einem Wechselrichter ohne eigene Eingabevorrichtung ist ein physischer Knopf nicht vorhanden und selbst wenn vorhanden ebenso wie ein durch Software realisierter Knopf nicht ohne weiteres bedienbar.
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Aus der
WO 2011/070129 A1 ist ein Verfahren zum Ausbauen eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks zwischen Teilnehmern an einem Assimilierungsschritt bekannt. Bei den Teilnehmern handelt es sich um räumlich verteilte PV-Wechselrichter mit jeweils begrenzter räumlicher Reichweite bei der drahtlosen Kommunikation. In dem für begrenzte Zeit durchgeführten Assimilierungsschritt, an dem vordefinierte PV-Wechselrichter teilnehmen, wird mindestens eine Netzwerk-ID erzeugt und dauerhaft in jedem PV-Wechselrichter gespeichert. Nach dem Assimilierungsschritt verbindet sich jeder PV-Wechselrichter nur mit den anderen PV-Wechselrichtern, die an demselben Assimilierungsschritt teilgenommen haben. Der Assimilierungsschritt kann beispielsweise dadurch gestartet werden, dass ein spezieller PV-Wechselrichter, der als Knoten des gewünschten Kommunikationsnetzwerks vorgesehen ist, zum ersten Mal gestartet wird. Der Assimilierungsschritt läuft nur für einen definierten Zeitraum. Dieser kann jeweils verlängert werden, wenn ein neuer vordefinierter PV-Wechselrichter in den Assimilierungsschritt eintritt.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 11 aufzuzeigen, mit denen eine einfache Integration eines eingangsseitig an eine dezentrale Energiequelle anschließbaren Wechselrichters in ein drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk auch dann möglich ist, wenn der Wechselrichter, beispielsweise aufgrund seiner Installation als PV-Wechselrichter auf einem Hausdach, nicht direkt zugänglich ist und/oder über keine eigene Eingabevorrichtung verfügt.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahren und des erfindungsgemäßen Wechselrichters sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Integration eines Wechselrichters in ein drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk, wobei der Wechselrichter mit seinem Eingang an eine dezentrale Energiequelle und mit seinem Ausgang an ein Wechselstromnetz anschließbar ist, werden der Wechselrichter und ein Netzzugangspunkt des Kommunikationsnetzwerks für einen begrenzten Zeitraum in einen Integrationszustand gebracht, in dem der Wechselrichter dem Kommunikationsnetzwerk beitritt, wobei Netzzugangsdaten zu dem Kommunikationsnetzwerk in einem dem Wechselrichter zugeordneten Speicher abgelegt werden, mit denen er sich zukünftig in das Kommunikationsnetzwerk einbindet. Um trotz fehlender Zugänglichkeit und/oder eigener Eingabevorrichtungen den Wechselrichter in seinen Integrationszustand zu bringen, erfolgt dies über ein Anlegen der Netzspannung des Wechselstromnetzes an seinen Ausgang. Anders gesagt wird mit dem Anlegen der Netzspannung des Wechselstromnetzes an den Ausgang des Wechselrichters ein virtueller Knopf gedrückt, der ihn in seinen Integrationszustand versetzt. Dabei versteht sich, dass die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine entsprechende Einrichtung des Wechselrichters voraussetzt. Der Wechselrichter muss das Auftreten der Netzspannung des Wechselstromnetzes an seinem Ausgang als Befehl interpretieren können, in seinen Integrationszustand überzugehen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Netzzugangspunkt auf irgendeine beliebige Weise in seinen Integrationszustand versetzt werden, d. h. insbesondere durch Drücken eines physischen Knopfes oder durch Betätigen eines durch Software realisierten Knopfes. Das Drücken des physischen oder das Betätigen des durch Software realisierten Knopfes am Netzzugangspunkt startet bei diesem einen vordefinierten Algorithmus, beispielsweise eine Ausführung einer im Netzzugangspunkt hinterlegten Software, die den Netzzugangspunkt in seinen Integrationszustand versetzt. Eine vergleichbare Betätigung eines durch übliche Software realisierten Knopfes an dem Wechselrichter scheidet hingegen deshalb aus, weil der Wechselrichter vor seiner Integration in das Kommunikationsnetzwerk für Software-Zugriffe, insbesondere für Zugriffe, die ein Starten einer vordefinierten in dem Wechselrichter hinterlegten Software bewirken und damit auch den Wechselrichter in seinen Integrationszustand versetzt, noch nicht zugänglich ist. Konkret kann das Anlegen der Netzspannung des Wechselstromnetzes an den Ausgang des Wechselrichters so erfolgen, dass ein Stecker an Netzanschlussleitungen, die mit dem Ausgang des Wechselrichters verbunden sind, mit einem zu dem Wechselstromnetz führenden Stecker verbunden wird. Alternativ kann ein Schalter in den Netzanschlussleitungen, mit dem der Wechselrichter dem Wechselstromnetz zugeschaltet wird, beispielsweise auch ein in den Netzanschlussleitungen vorgesehener Schutz- oder Sicherungsschalter geschlossen werden.
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Mit dem Anlegen der Netzspannung des Wechselstromnetzes an den Ausgang des Wechselrichters, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt, um den Wechselrichter in seinen Integrationszustand zu bringen, ist insbesondere das erstmalige Anlegen der Netzspannung an den Ausgang nach der Installation des Wechselrichters gemeint. Ein neuerliches Anlegen der Netzspannung an den Ausgang, nachdem der Wechselrichter bereits beim erstmaligen Anlegen der Netzspannung dem Kommunikationsnetzwerk beigetreten ist und Netzzugangsdaten zu dem Kommunikationsnetzwerk in dem Wechselrichter abgelegt wurden, sollte hingegen nicht immer dazu führen, dass der Wechselrichter erneut in seinen Integrationszustand gebracht wird. Vielmehr ist dies in der Regel sogar unerwünscht, weil sonst jedweder kurzzeitige Ausfall des Wechselstromnetzes dazu führen würde, dass der Wechselrichter neuerlich in seinen Integrationszustand gebracht wird und versucht, einem Kommunikationsnetzwerk beizutreten. Im Rahmen der Erfindung ist es daher möglich, dass der Wechselrichter genau, d. h. nur dann in seinen Integrationszustand gebracht wird, wenn die Netzspannung des Wechselstromnetzes erstmalig an seinen Ausgang angelegt wird. In diesem Fall würde ein neuerliches Anlegen der Netzspannung an den Ausgang des Wechselrichters, nachdem sein Ausgang zuvor von dem Wechselstromnetz getrennt wurde, gerade nicht mehr dazu führen, dass der Wechselrichter erneut in seinen Integrationszustand gebracht wird.
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Grundsätzlich kann der Wechselrichter aber jedes Mal in seinen Integrationszustand gebracht werden, wenn die Netzspannung des Wechselstromnetzes an seinen Ausgang angelegt wird, unabhängig davon, ob die Netzspannung erstmalig an seinen Ausgang angelegt wird, oder ob die Netzspannung an seinen Ausgang angelegt wird, nachdem sein Ausgang zuvor von dem Wechselstromnetz getrennt wurde. Um dabei zu vermeiden, dass jeder Netzausfall des Wechselstromnetzes dazu führt, dass der Wechselrichter sich anschließend nicht mehr in das Kommunikationsnetzwerk einbinden kann, weil er in seinen Integrationszustand gebracht erfolglos versucht hat, dem Kommunikationsnetzwerk beizutreten, ohne dass auch der Netzzugangspunkt in seinem Integrationszustand war, seine alten Zugangsdaten aber bereits gelöscht hat, kann das Löschen der alten Zugangsdaten solange zurückgestellt werden, bis der Wechselrichter dem Kommunikationsnetzwerk in seinem Integrationszustand erneut beigetreten ist und neue Zugangsdaten erlangt hat.
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Eine andere Möglichkeit, zu verhindern, dass der Wechselrichter ungewollt durch Netzausfälle in seinen Integrationszustand gerät und dabei möglicherweise weiterhin gültige Netzzugangsdaten verliert, besteht darin, den Wechselrichter nur dann in seinen Integrationszustand zu bringen, wenn die Netzspannung des Wechselstromnetzes an seinen Ausgang angelegt wird, nachdem sein Ausgang zuvor für einen vorgegebenen Zeitraum von dem Wechselstromnetz getrennt wurde. Der vorgegebene Zeitraum kann in sehr engen Grenzen vorgegeben werden, deren Abstand beispielsweise nur wenige Sekunden beträgt, so dass Netzausfälle nur mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit zu einer Trennung des Ausgangs des Wechselrichters von dem Wechselstromnetz für eben diesen Zeitraum führen.
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Wenn der Wechselrichter an seinem Ausgang zwei Anschlüsse für einen Nullleiter und einen Phasenleiter des Wechselstromnetzes aufweist, zwischen denen die Netzspannung anliegt, und die Zuordnung des Nullleiters und des Phasenleiters zu den einzelnen Anschlüssen zu registrieren vermag, kann der Wechselrichter selektiv dann in seinen Integrationszustand gebracht werden, wenn die Netzspannung zwischen Nullleiter und Phasenleiter des Wechselstromnetzes mit einer anderen Zuordnung zu den beiden Anschlüssen angelegt wird, als sie zuvor gegeben war. Ein Netzausfall ändert diese Zuordnung nicht. Die Zuordnung muss vielmehr willentlich durch Vertauschen des Nullleiters mit dem Phasenleiter geändert werden. Dies kann durch einen Wechselschalter in den Netzanschlussleitungen oder durch Umstecken von Steckern geschehen, muss also mit keinem besonderen Aufwand verbunden sein. Jedoch muss bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Wechselrichter nicht nur tolerant gegenüber der Zuordnung des Nullleiters und des Phasenleiters zu den beiden Anschlüssen seines Ausgangs sein, sondern er muss die unterschiedlichen Zuordnungen registrieren und eine Änderung der Zuordnung als Signal für seinen Übergang in seinen Integrationszustand interpretieren können.
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Eine weitere Möglichkeit, das unerwünschte Überführen des Wechselrichters in seinen Integrationszustand zu verhindern, besteht darin, dass der Wechselrichter selektiv dann in seinen Integrationszustand gebracht wird, wenn die Netzspannung des Wechselrichters an seinen Ausgang angelegt wird, sofern er mit dem Netzzugangspunkt in dessen aktueller Konfiguration noch keine Verbindung hatte. Dies ist in aller Regel damit gleichbedeutend, dass sich der Wechselrichter mit den in ihm abgelegten Zugangsdaten nicht mehr in das Kommunikationsnetzwerk einbinden kann. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt es auch, einen Wechselrichter von einem drahtlosen lokalen Kommunikationsnetzwerk, in das er sich zunächst eingebunden hat, in ein anderes drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk zu integrieren. Dazu reicht es aus, das Kommunikationsnetzwerk, in das er sich zuerst eingebunden hat, vorübergehend abzuschalten und dann durch zunächst Trennen des Wechselstromnetzes von und anschließendes Wiederverbinden des Wechselstromnetzes mit dem Ausgang des Wechselrichters den Wechselrichter in seinen Integrationszustand zu überführen. Er kann sich dann, weil dieses Kommunikationsnetzwerk im Moment nicht vorhanden ist, nicht mehr in das bisherige Kommunikationsnetzwerk einbinden. Der Wechselrichter tritt deshalb aus seinem Integrationszustand heraus dem zur Zeit einzig aktiven Kommunikationsnetzwerk bei, dessen Netzzugangspunkt dazu ebenfalls zeitnah in seinen Integrationszustand gebracht werden muss.
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Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch noch mit anderen Sicherheitsmaßnahmen zur Beschränkung des drahtlosen lokalen Kommunikationsnetzwerks kombiniert werden, so kann es beispielsweise erforderlich sein, dass eine dem Wechselrichter zugeordnete Identifizierung, wie beispielsweise eine PIN, in dem Netzzugangspunkt vorliegt, damit der Wechselrichter zu dem Kommunikationsnetzwerk zugelassen wird. Dies erhöht jedoch den Aufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Mehrzahl von Wechselrichtern angewendet wird, die in dasselbe Kommunikationsnetzwerk integriert werden sollen, ist die Integration für jeden der Wechselrichter vorteilhafterweise getrennt, d. h. für alle Wechselrichter nacheinander durchzuführen, um Kollisionen zwischen den einzelnen Integrationen zu vermeiden.
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Bei dem drahtlosen lokalen Kommunikationsnetzwerk kann es sich um ein Kommunikationsnetzwerk nach einem WLAN-Standard – insbesondere einem WLAN-Standard nach der Normenfamilie IEEE 802.11 – handeln. Der Integrationszustand des Wechselrichters, der durch Anlegen der Netzspannung des Wechselstromnetzes erreicht wird, kann insbesondere eine PBC-Konfiguration nach WPS-Standard sein.
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Ein Wechselrichter mit einem Eingang zum Anschluss an eine dezentrale Energiequelle, einem Ausgang zum Anschluss an ein Wechselstromnetz, einer Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation in einem drahtlosen lokalen Kommunikationsnetzwerk, wobei die Kommunikationsschnittstelle für einen begrenzten Zeitraum in einen Integrationszustand bringbar ist, in dem sie über ein ebenfalls im Integrationszustand befindlichen Netzzugangspunkt des Kommunikationsnetzwerks dem Kommunikationsnetzwerk beitritt, wobei Netzzugangsdaten zu dem Kommunikationsnetzwerk, mit denen sich die Kommunikationsschnittstelle zukünftig in das Kommunikationsnetzwerk einbindet, in einem dem Wechselrichter zugeordneten Speicher abgelegt werden, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Wenn die Kommunikationsschnittstelle in das Kommunikationsnetzwerk eingebunden ist, kann sie über das Kommunikationsnetzwerk eine bidirektionale Kommunikation mit einer Steuerung des Wechselrichters – beispielsweise unter Nutzung einer zur Steuerung des Wechselrichters geeigneten Software, die auf einem dem Kommunikationsnetzwerk ebenfalls zugeordneten bzw. beigetretenen Personal Computer (PC) installiert ist – ermöglichen. So können aktuelle Betriebsparameter von der Steuerung abgefragt werden, und es kann in die Steuerung des Wechselrichters eingegriffen werden.
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Die Kommunikationsschnittstelle kann die ausschließliche Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Wechselrichter von außen sein. Das heißt, der Wechselrichter verfügt dann über keine eigene Eingabevorrichtung und in der Regel auch über keine eigene Anzeigevorrichtung.
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Bei dem Wechselrichter kann es sich um einen solchen handeln, der sich selbst einschließlich seiner Kommunikationsschnittstelle aus der an ihn angeschlossenen dezentralen Energiequelle versorgt, der also für seine eigene Versorgung nicht auf das Anliegen der Netzspannung des Wechselstromnetzes angewiesen ist. Dann kann er direkt auf das Anliegen der Netzspannung reagieren. Wenn der Wechselrichter sich hingegen selbst aus der Netzspannung versorgt, muss er beim Anlegen der Netzspannung zunächst hochfahren, bevor er in seinen Integrationszustand übergehen kann. Dies gilt auch dann, wenn ein sich normalerweise aus der dezentralen Energiequelle selbst versorgender und nur hilfsweise auf die Netzspannung zurückgreifender Wechselrichter vor seinem Anschluss an die dezentrale Energiequelle oder des Nachts in das Kommunikationsnetzwerk integriert werden soll. Die zeitliche Verzögerung zwischen dem Anlegen der Netzspannung und dem Erreichen des Integrationszustands des Wechselrichters kann jedoch durch ein verzögertes Überführen des Netzzugangspunkts in dessen Integrationszustand berücksichtigt werden. So kann beispielsweise der entsprechende Schalter des Netzzugangspunkts erst nach dem Anlegen der Netzspannung an den Wechselrichter und vorzugsweise zu dem Zeitpunkt betätigt werden, zu dem der Wechselrichter nach dem Anlegen der Netzspannung hochgefahren ist bzw. sein sollte.
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Insbesondere kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Wechselrichter um einen sogenannten Modulwechselrichter handeln, der nahe oder unmittelbar an einem Modul der dezentralen Energiequelle angeordnet ist. Wenn es sich bei der dezentralen Energiequelle um einen Photovoltaikgenerator handelt, ist ein Modulwechselrichter direkt an oder nahe einem einzelnen Photovoltaikmodul angeordnet und deshalb, wenn überhaupt, in aller Regel nur mit großem Aufwand direkt zugänglich.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
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1 skizziert einen erfindungsgemäßen Modulwechselrichter eingebunden in ein drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk; und
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2 ist ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 illustriert einen direkt an ein Photovoltaikmodul 1 als Beispiel für eine dezentrale Energiequelle 2 montierten Modulwechselrichter 3 als Beispiel für einen erfindungsgemäßen Wechselrichter 4. An einen Eingang 5 des Wechselrichters 4 ist die dezentrale Energiequelle 2 elektrisch angeschlossen. An einen Ausgang 6 des Wechselrichters 4 ist über Netzanschlussleitungen 7 und 8 ein Wechselstromnetz 9 angeschlossen. Dabei ist in den Anschlussleitungen 7 und 8 ein Wechselschalter 10 angeordnet, mit dem die Zuordnung der Anschlussleitungen 7 und 8 zu dem Nullleiter N und dem Phasenleiter P des Wechselstromnetzes 9 vertauscht werden kann und mit dem der Wechselrichter 4 auch von dem Wechselstromnetz 9 getrennt werden kann. Dies ist in 1 über verschiedene Schalterstellungen in Form unterschiedlicher Linienarten dargestellt. Der Modulwechselrichter 3 verfügt weder über eine eigene Anzeigevorrichtung noch über eine eigene Eingabevorrichtung. Die einzige Kommunikationsmöglichkeit mit dem Modulwechselrichter 3 besteht über eine Kommunikationsschnittstelle 11. Über diese Kommunikationsschnittstelle 11 kann sich der Modulwechselrichter 3 in ein drahtloses lokales Kommunikationsnetzwerk 12 einbinden, zu dem weiterhin ein Netzzugangspunkt 13 in Form eines sogenannten Routers und ein Endgerät 14 in Form eines Laptops gehören. Damit das Kommunikationsnetzwerk 12 als geschütztes Kommunikationsnetzwerk betrieben werden kann, muss der Modulwechselrichter 3, bevor er sich anschließend einfach in das Kommunikationsnetzwerk 12 einbinden kann, in das Kommunikationsnetzwerk 12 integriert werden. Hierzu kann der Netzzugangspunkt 13 mit Hilfe eines Druckknopfs 15 in einen Integrationszustand versetzt werden. An dem Modulwechselrichter 3 ist ein solcher Druckknopf nicht vorgesehen und/oder aufgrund der Installation des Photovoltaikmoduls 1 beispielsweise auf einem Hausdach nicht ohne weiteres zugänglich. Um den Modulwechselrichter 3, insbesondere seine Kommunikationsschnittstelle 11, in einen Integrationszustand zu versetzen, wird die Netzspannung des Wechselstromnetzes 9, vorzugsweise nachdem das Wechselstromnetz 9 zunächst von dem Modulwechselrichter 3 abgetrennt wurde und sein Ausgang 6 für einen vorgegebenen Zeitraum von dem Wechselstromnetz getrennt war und/oder mit geänderter Zuordnung zwischen den Netzanschlussleitungen 7 und 8 und dem Nullleiter N und dem Phasenleiter P des Wechselstromnetzes 9 neu an seinen Ausgang 6 angelegt. Von dem Modulwechselrichter 3 wird das neuerliche Anliegen der Netzspannung und die geänderte Zuordnung der Netzanschlussleitungen 7 und 8 registriert und als Signal interpretiert, seine Kommunikationsschnittstelle 11 in den Integrationszustand zu überführen. Wenn sowohl der Wechselrichter 4 als auch der Netzzugangspunkt 13 in ihrem Integrationszustand sind, kann der Wechselrichter 4 dem drahtlosen lokalen Netzwerk 12 beitreten und Zugangsdaten zu dem Kommunikationsnetzwerk 12 für sein zukünftiges Einbinden in das Kommunikationsnetzwerk 12 abspeichern.
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Statt des Wechselschalters 10 kann die geänderte Zuordnung zwischen den Netzanschlussleitungen 7 und 8 und dem Nullleiter N und dem Phasenleiter P des Wechselstromnetzes 9 auch manuell, d. h. durch Umklemmen, bewirkt werden. Ein Trennen des Wechselrichters 4 von dem Wechselstromnetz 9 kann auch durch einen hier nicht dargestellten Schutzschalter in den Netzanschlussleitungen 7 und 8 bewirkt werden. In 1 ist beispielhaft ein einphasiger Wechselrichter 4 – hier: ein Modulwechselrichter 3 – dargestellt, dessen Ausgang 6 über den Phasenleiter P und den Nullleiter N mit dem Wechselstromnetz 9 verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren, wie auch der erfindungsgemäße Wechselrichter 4 zur Durchführung des Verfahrens ist jedoch nicht auf einen einphasigen Wechselrichter 4 beschränkt. Vielmehr ist das Verfahren auch bei einem mehrphasigen, insbesondere einem dreiphasigen Wechselrichter 4 in Verbindung mit einem dreiphasigen Wechselstromnetz 9 anwendbar. Auch ein mehrphasiger Wechselrichter 4 ist durch eine geeignete Phasenregelschleife (phase – locked – loop, PLL) prinzipiell in der Lage, eine Vertauschung von Phasenleitern eines mehrphasigen Wechselstromnetzes 9 an seinem Ausgang 6 zu detektieren und entsprechend zu interpretieren.
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Das Flussdiagramm gemäß 2 illustriert wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, um den Wechselrichter 4 durch Anlegen der Netzspannung des Wechselstromnetzes 9 in seinen Integrationszustand zu versetzen und damit letztlich in das Kommunikationsnetzwerk 12 zu integrieren. Damit das am Anfang stehende Anlegen der Netzspannung 16 nicht unnötig zum Überführen des Wechselrichters 4 in seinen Integrationszustand resultiert, erfolgt zunächst eine Plausibilitätsprüfung 17. Anhand von 1 wurde erläutert, dass diese Plausibilitätsprüfung die Prüfung umfassen kann, ob die Zuordnung der Netzanschlussleitungen 7 und 8 zu dem Nullleiter N und dem Phasenleiter P des Wechselstromnetzes 9 bei der angelegten Netzspannung gegenüber der früher anliegenden Netzspannung geändert wurde. Nur eine geänderte Zuordnung der Netzanschlussleitungen 7 und 8 zu dem Nullleiter N und dem Phasenleiter P des Wechselstromnetzes 9 resultiert in ein erfolgreiches Passieren der Plausibilitätsprüfung 17 und überführt den Wechselrichter 4 in seinen Integrationszustand 18. Eine alternative oder zusätzliche Plausibilitätsprüfung fragt ab, ob mit den bisherigen Netzzugangsdaten noch ein Zugang zu dem Kommunikationsnetzwerk 12 möglich ist. Nur wenn dies nicht der Fall ist, gilt die Plausibilitätsprüfung als erfolgreich passiert und es erfolgt die Überführung des Wechselrichters 4 in den Integrationszustand 18. Zusätzlich oder alternativ zu den oben genannten sind weitere Plausibilitätsprüfungen 17 möglich, die ein ungewolltes Versetzen des Wechselrichters 4 in den Integrationszustand verhindern. Diese Plausibilitätsprüfungen können z. B. abfragen, ob der Wechselrichter das erste Mal mit dem Wechselstromnetz 9 verbunden wird, und/oder ob eine Zeitdauer, während der der Wechselrichter 4 vor dem Anlegen der Netzspannung gemäß Schritt 16 von dem Wechselstromnetz 9 getrennt war, unter Berücksichtigung von vordefinierten Toleranzen einer vordefinierten Zeitdauer entspricht. Erst nach erfolgreichem Passieren der einen Plausibilitätsprüfung 17 bzw. einer Mehrzahl an vorgesehenen Plausibilitätsprüfungen 17 wird der Wechselrichter 4 in seinen Integrationszustand 18 versetzt. Wenn nun auch der Netzzugangspunkt 13 in seinem Integrationszustand ist, erfolgt anschließend der Beitritt 19 des Wechselrichters 4 zu dem Kommunikationsnetzwerk 12. Dabei werden an den Wechselrichter 4 Netzzugangsdaten übermittelt. Diese Netzzugangsdaten werden in einem anschließenden Schritt 20 in dem Wechselrichter 4 d. h. konkret in einem dem Wechselrichter 4 zugeordneten, hier nicht separat dargestellten Speicher gespeichert. Mit Hilfe dieser Netzzugangsdaten kann sich der Wechselrichter 4 anschließend immer wieder in das Kommunikationsnetzwerk 12 einbinden, beispielsweise nachdem er sich des Nachts ohne Sonneneinstrahlung auf das Photovoltaikmodul 1 abgeschaltet hat. In einem Zustand, in dem der Wechselrichter in das Kommunikationsnetzwerk 12 eingebunden ist, besteht Zugriff auf den Wechselrichter 4, beispielsweise mittels des ebenfalls in das Kommunikationsnetzwerk 12 eingebundenen Endgeräts 14.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Photovoltaikmodul
- 2
- dezentrale Energiequelle
- 3
- Modulwechselrichter
- 4
- Wechselrichter
- 5
- Eingang
- 6
- Ausgang
- 7
- Netzanschlussleitung
- 8
- Netzanschlussleitung
- 9
- Wechselstromnetz
- 10
- Wechselschalter
- 11
- Kommunikationsschnittstelle
- 12
- Kommunikationsnetzwerk
- 13
- Netzzugangspunkt
- 14
- Endgerät
- 15
- Druckknopf
- 16
- Schritt: Anlegen Netzspannung
- 17
- Schritt: Plausibilitätsprüfung
- 18
- Schritt: Integrationszustand
- 19
- Schritt: Beitritt zu Kommunikationsnetzwerk
- 20
- Schritt: Speichern Netzzugangsdaten
- N
- Netzleiter
- P
- Phasenleiter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012101916 A1 [0003]
- DE 102013101985 A1 [0004]
- WO 2011/070129 A1 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Normenfamilie IEEE 802.11 [0019]
